AVR单片机IIC读写范例IIC.C或者IIC.H

1、资料简介：本程序简单的示范了如何使用ATMEGA16勺TWI读写AT24C02 IIC EEPROMTWI 协议（即 IIC 协议,请认真参考 IIC 协议的内容，否则根本就不能掌握 ）一主多从的应用，M16作主机（M16做从机和多主多从的应用不多，请自行参考相关文档）中断模式（因为AVR的速度很高，而IIC的速度相对较低，采用查询模式会长时间独占CPU令CPU的利用率明显下降。特别是 IIC 速度受环境影响只能低速通讯时，对系统的实时性产生严重的影响。 查询模式可以参考其它文档和软件模拟 IIC 的文档 ）AT24C02/04/08 的操作特点 出于简化程序考虑，各种数据没有对外输出，学习时

2、建议使用JTAG ICE 硬件仿真器*/#include #include #include #include / 时钟定为外部晶振 7.3728MHz,F_CPU=7372800#include /定义了各种模式下的状态码列表(TWSR已屏蔽预分频位),本文后面附上中文描述/ 管脚定义#define pinSCL0/PC0 SCL#define pinSDA1/PC1 SDA/为保险起见，最好在SCL/SDA接上 110K的外部上拉电阻到 VCC#define fSCL 100000 /TWI 时钟为 100KHz/ 预分频系数 =1(TWPS=0)#if F_CPU fSCL*36#def

3、i ne TWBR_SET10;/TWBR 必须大于等于 10#else#define TWBR_SET(F_CPU/fSCL-16)/2;/ 计算 TWBR值#endif #define TW_ACT (1TWINT)|(1TWEN)|(1TWIE)/24Cxx 系列的厂商器件地址 （ 高四位 ）/TWCR只能IN/OUT,直接赋值比逻辑运算（|= &=）更节省空间 #define SLA_24CXX 0xA0#define ADDR_24C02 0x00/ AT24C02 的地址线A2/1/0 全部接地，SLAW=0xA0+0x001+0x00,SLAR=0xA0+0x008)1;i&=0

4、x06;/考虑了 24C04/08的EEPRO地址高位放在 SLA里面strTWI.SLA=sla+i;strTWI.ADDR=addr;strTWI.pBUF=ptr; strTWI.DATALEN=len;strTWI.STATE=ST_START;strTWI.FAILCNT=0;TWCR=(1=0x60)|(status=0x00)/ 总线错误或从机模式引发的中断 , 不予处理 return; switch(state)case ST_START: /START 状态检查 if(status=TW_START) / 发送 start 信号成功TWDR=strTWI.SLA&0xFE;/

5、 发送器件地址写 SLAWTWCR=TW_ACT;/ 触发下一步动作，同时清start 发送标志 else / 发送 start 信号出错 state=ST_FAIL; break;case ST_SLAW: /SLAW 状态检查 if(status=TW_MT_SLA_ACK)/ 发送器件地址成功TWDR=strTWI.ADDR; / 发送 eeprom 地址 TWCR=TW_ACT;/ 触发下一步动作else/ 发送器件地址出错state=ST_FAIL; break;case ST_WADDR: /ADDR 状态检查if(status=TW_MT_DATA_ACK)/ 发送 eeprom

6、 地址成功 if (action=TW_READ) / 读操作模式TWCR=(1TWSTA)|TW_ACT; / 发送 restart 信号,下一步将跳到 RESTAR分支 else/ 写操作模式TWDR=*strTWI.pBUF+;/ 写第一个字节strTWI.DATALEN-;state=ST_WDATA-1; / 下一步将跳到 WDAT分支TWCR=TW_ACT;/ 触发下一步动作else/ 发送 eeprom 地址出错state=ST_FAIL;break;case ST_RESTART: /RESTART状态检查，只有读操作模式才能跳到这里 if(status=TW_REP_STAR

7、T)/ 发送 restart 信号成功TWDR=strTWI.SLA; / 发器件地址读 SLAR TWCR=TW_ACT;/ 触发下一步动作，同时清 start 发送标志else/ 重发 start 信号出错 state=ST_FAIL;break;case ST_SLAR: /SLAR 状态检查，只有读操作模式才能跳到这里 if(status=TW_MR_SLA_ACK)/ 发送器件地址成功if (strTWI.DATALEN-)/ 多个数据TWCR=(1TWEA)|TW_ACT; / 设定 ACK 触发下一步动作else/ 只有一个数据TWCR=TW_ACT; /设定NAK触发下一步动作

8、else/ 发送器件地址出错state=ST_FAIL;break;case ST_RDATA: / 读取数据状态检查，只有读操作模式才能跳到这里state-;/ 循环 , 直到读完指定长度数据if(status=TW_MR_DATA_ACK)/ 读取数据成功，但不是最后一个数据*strTWI.pBUF+=TWDR;if (strTWI.DATALEN-)/ 还有多个数据TWCR=(1TWEA)|TW_ACT; / 设定 ACK 触发下一步动作else/ 准备读最后一个数据 TWCR=TW_ACT; /设定NAK触发下一步动作 else if(status=TW_MR_DATA_NACK)/

9、已经读完最后一个数据 *strTWI.pBUF+=TWDR;TWCR=(1TWSTO)|TW_ACT; / 发送停止信号，不会再产生中断了 strTWI.STATUS=TW_OK;else/ 读取数据出错 state=ST_FAIL; break;case ST_WDATA: / 写数据状态检查，只有写操作模式才能跳到这里 state-;/ 循环 , 直到写完指定长度数据if(status=TW_MT_DATA_ACK)/ 写数据成功if (strTWI.DATALEN)/ 还要写 TWDR=*strTWI.pBUF+; strTWI.DATALEN-;TWCR=TW_ACT;/ 触发下一步动

10、作else/ 写够了TWCR=(1TWSTO)|TW_ACT; / 发送停止信号，不会再产生中断了 strTWI.STATUS=TW_OK;/启动写命令后需要10ms(最大)的编程时间才能真正的把数据记录下来 / 编程期间器件不响应任何命令 else/ 写数据失败 state=ST_FAIL; break;default:/ 错误状态 state=ST_FAIL; break;if (state=ST_FAIL)/ 错误处理strTWI.FAILCNT+;if (strTWI.FAILCNTFAIL_MAX)/ 重试次数未超出最大值，TWCR=(1TWSTA)|TW_ACT; / 发生错误 ,

11、 启动 start 信号else/ 否则停止TWCR=(1TWSTO)|TW_ACT; / 发送停止信号，不会再产生中断了 strTWI.STATUS=TW_FAIL;state+;strTWI.STATE=state; / 保存状态int main(void)unsigned char i;/ 上电默认 DDRx=0x00,PORTx=0x00 输入，无上拉电阻PORTA=0xFF;PORTB=0xFF; PORTC=0xFF; PORTD=0xFF; /TWI 初始化 TWSR=0x00;/ 不用的管脚使能内部上拉电阻。/SCL,SDA 使能了内部的 10K 上拉电阻/预分频=0A4=1T

12、WBR=TWBR_SET;/ 主机模式，该地址无效/ 关闭 TWI 模块TWAR=0x00;TWCR=0x00;sei(); / 使能全局中断strTWI.STATUS=TW_OK;TWI_RW(SLA_24CXX+(ADDR_24C021)+TW_WRITE,0x10,&ORGDATA0,8); / 从 0x10 地址开始写入 8 个字节数据 while(strTWI.STATUS=TW_BUSY); / 等待操作完成if (strTWI.STATUS=TW_FAIL)/ 操作失败？_delay_ms(10);/ 延时等待编程完成while(1) i=TWI_RW(SLA_24CXX+(AD

13、DR_24C021)+TW_READ,0x10,&CMPDATA0,8);/ 从 0x10 地址开始读出 8 个字节数据 while(strTWI.STATUS=TW_BUSY); / 等待操作完成 / 如果不加等待，则需要检测返回值 i 才能知道当前操作是否执行了 / 0 OP_BUSY 之前的操作没完成，没执行当前操作/ 1 OP_RUN 当前操作执行中if (strTWI.STATUS=TW_FAIL)/ 操作失败？/读取成功，对比 ORGDAT和CMPDAT的数据 i=TWI_RW(SLA_24CXX+(ADDR_24C021)+TW_READ,0x00,&BUFFER0,256);/

14、 从 0x00 地址开始读出 256 个字节数据 ( 整个 ATC24C02) while(strTWI.STATUS=TW_BUSY); / 等待操作完成;/* 两线串行接口总线定义两线接口 TWI 很适合于典型的处理器应用。TWI 协议允许系统设计者只用两根双向传输线就可以将128 个不同的设备互连到一起。这两根线一是时钟 SCL 一是数据SDA外部硬件只需要两个上拉电阻，每根线上一个。 所有连接到总线上的设备都 (必须 )有自己的地址。注意 :就是说不能有两个相同地址的设备TWI协议解决了总线仲裁的问题。所有 TWI 兼容的器件的总线驱动都是漏极开路或集电极开路的。这样就实现了对接口操作

15、非常关键的线与功能。TWI器件输出为0 ”时，TWI总线会产生低电平。当所有的TWI器件输出为三态时，总线会输出高电平，允许上拉电阻将电压拉高。 注意:为保证所有的总线操作，凡是与 TWI 总线连接的 AVR 器件必须上电。与总线连接的器件数目受如下条件限制：总线电容要低于400pF,而且可以用7位从机地址进行寻址。 两个不同的规范，一种是总线速度低于 100 kHz ，而另外一种是总线速度高达 400 kHz。SCL和 SDA引脚SCL与SDA为MCI的TWI接口引脚。引脚的输出驱动器包含一个波形斜率限制器以满足 TWI 规范。 引脚的输入部分包括尖峰抑制单元以去除小于 50ns 的毛刺。当

16、相应的端口设置为 SCL与SDA引脚时，可以使能I/O 口内部的10K上拉电阻，这样可省掉外部的上拉电阻注意 :如果要作高速通讯或者从机数量较多，最好还是外接合适的上拉电阻比特率发生器单元TWI工作于主机模式时，比特率发生器控制时钟信号SCL的周期。具体由TWI状态寄存器TWSR勺预分频系数以及比特率寄存器TWBR设定。当TWI工作在从机模式时，不需要对比特率或预分频进行设定，但从机的CPU寸钟频率必须大于 TWI时钟线SCL频率的 16 倍。注意，从机可能会延长 SCL 低电平的时间，从而降低 TWI 总线的平均时钟周期。SCL的频率根据以下的公式产生：fSCL=fCPU/(16+2(TWB

17、R)(4TWPS)TWBR = TWI比特率寄存器的数值TWPS = TWI状态寄存器预分频的数值Note:TWI工作在主机模式时，TWBR直应该不小于10,否则主机会在SDA与SCL产生错误输出作为提示信号。 问题出现于 TWI 工作在主机模式下，向从机发送 Start + SLA + R/W 的时候 (不需要真的有从机与总线连接 )。控制单元控制单元监听TWI总线，并根据 TWI控制寄存器TWCR勺设置作出相应的响应。当TWI总线上产生需要应用程序干预处理的事件时，TWI中断标志位TWINT置位。在下一个时钟周期，TWI状态寄存器TWSR被表示这个事件的状态码字所更新。在其它时间里，TWS

18、R的内容为一个表示无事件发生的特殊状态字。一旦 TWINT 标志位置 1 ”，时钟线 SCL 即被拉低，暂停 TWI 总线上的数据传输，让用户程序处理事件。 在下列状况出现时， TWINT 标志位置位：?在TWI传送完START/REPEATED STAR信号之后?在TWI传送完SLA+R/W数据之后? 在 TWI 传送完地址字节之后? 在 TWI 总线仲裁失败之后? 在 TWI 被主机寻址之后 （ 广播方式或从机地址匹配 ）? 在 TWI 接收到一个数据字节之后?作为从机工作时，TWI接收到STOP或REPEATED START!号之后?由于非法的START或STOP信号造成总线错误时TWI

19、 寄存器说明TWI 比特率寄存器 TWBR? Bits 7.0- TWI比特率寄存器TWBR为比特率发生器分频因子。比特率发生器是一个分频器，在主机模式下产生SCL时钟频率。比特率计算公式请见前面的 比特率发生器单元 TWI 控制寄存器 TWCRTWCF用来控制TWI操作。它用来使能TWI,通过施加START到总线上来启动主机访问，产生接收器应答，产生STOP状态，以及在写入数据到TWDR寄存器时控制总线的暂停等。这个寄存器还可以给出在 TWDR无法访问期间，试图将数据写入到TWDR而引起的写入冲突信息。? Bit 7- TWINT: TWI 中断标志当 TWI 完成当前工作，希望应用程序介入

20、时TWINT 置位。若SREG的I标志以及TWCF寄存器的TWIE标志也置位，则 MCU执行TWI中断例程。当TWINT置位时，SCL信号的低电平被延长。TWINT 标志的清零必须通过软件写 1 ” 来完成。 执行中断时硬件不会自动将其改写为 0”。 要注意的是，只要这一位被清零， TWI 立即开始工作。因此，在清零TWINT之前一定要首先完成对地址寄存器TWAR状态寄存器 TWSR以及数据寄存器 TWDR的访问。? Bit 6- TWEA:使能 TWI 应答TWEA标志控制应答脉冲的产生。若TWEA置位，出现如下条件时接口发出ACK脉冲：1. 器件的从机地址与主机发出的地址相符合2. TWA

21、R的TWGCE1位时接收到广播呼叫3. 在主机 / 从机接收模式下接收到一个字节的数据将TWEA清零可以使器件暂时脱离总线。置位后器件重新恢复地址识别。? Bit 5- TWSTA: TWI START 状态标志当CPU希望自己成为总线上的主机时需要置位TWSTATWI 硬件检测总线是否可用。 若总线空闲，接口就在总线上产生 START 状态。 若总线忙，接口就一直等待，直到检测到一个STOP状态，然后产生START以声明自己希望成为主机。发送START之后软件必须清零 TWSTA? Bit 4- TWST TWI STOP 状态标志在主机模式下，如果置位 TWSTO TWI接口将在总线上产生

22、 STOP状态，然后TWSTOI动清零。在从机模式下，置位 TWSTC可以使接口从错误状态恢复到未被寻址的状态。此时总线上不会有 STOP状态产生，但TWI返回一个定义好的未被寻址的从机模式且释放SCL与SDA为高阻态。? Bit 3- TWWC: TWI写碰撞标志当TWINT为低时写数据寄存器 TWDR将置位TWWC当TWINT为高时，每一次对 TWDR勺写访问都将更新此标志。? Bit 2- TWEN: TWI 使能TWEN位用于使能TWI操作与激活TWI接口。当TWEF位被写为1”时，TWI引脚将I/O引脚切换到SCL与SDA引脚，使能波形斜率限制器与尖峰滤波器。 如果该位清零， TWI

23、 接口模块将被关闭，所有 TWI 传输将被终止。? Bit 0- TWIE:使能 TWI 中断当SREG的I以及TWIE置位时，只要 TWINT为1 ”，TWI中断就激活。TWI 状态寄存器 TWSR? Bits 7.3- TWS: TWI 状态这 5 位用来反映 TWI 逻辑和总线的状态。 不同的状态代码将会在后面的部分描述。注意从TWSR卖出的值包括5位状态值与2位预分频值。检测状态位时设计者应屏蔽预分频位为 0 ”。这使状态检测独立于预分频器设置。? Bits 1.0- TWPS: TWI 预分频位这两位可卖 / 写，用于控制比特率预分频因子。预分频系数为 4 的 n 次方 计算比特率的

24、公式见前面的 比特率发生器单元 TWI 数据寄存器 TWDR在发送模式，TWDR包含了要发送的字节；在接收模式，TWDR包含了接收到的数据。当 TWI 接口没有进行移位工作 （TWINT 置位 ） 时这个寄存器是可写的。 在第一次中断发生之前用户不能够初始化数据寄存器。只要TWINT置位，TWDF的数据就是稳定的。 在数据移出时，总线上的数据同时移入寄存器。TWDR总是包含了总线上出现的最后一个字节，除非MCU是从掉电或省电模式被 TWI中断唤醒。此时 TWDR的内容没有定义。总线仲裁失败时，主机将切换为从机，但总线上出现的数据不会丢失。ACK 的处理由 TWI 逻辑自动管理， CPU 不能直

25、接访问 ACK。? Bits 7.0- TWD: TWI 数据寄存器根据状态的不同，其内容为要发送的下一个字节，或是接收到的数据。TWI（从机）地址寄存器TWARTWAR的高7位为从机地址。工作于从机模式时， TWI 将根据这个地址进行响应。 主机模式不需要此地址。在多主机系统中，TWAR需要进行设置以便其他主机访问自己。TWAR的LSB用于识别广播地址 （0x00）。 器件内有一个地址比较器。一旦接收到的地址和本机地址一致，芯片就请求中断。? Bits 7.1- TWA: TWI从机地址寄存器其值为从机地址。? Bit 0- TWGCE:使能TWI广播识另U置位后MCU可以识别TWI总线广播

26、。使用 TWIAVR的TWI接口是面向字节和基于中断的。START 信号等，都会产生一个 TWI 中断。所有的总线事件，如接收到一个字节或发送了一个由于 TWI 接口是基于中断的，因此TWI 接口在字节发送和接收过程中，不需要应用程序的干预。TWCF寄存器的TWI中断允许位TWIE和全局中断允许位I 一起决定了应用程序是否响应TWINT标志位产生的中断请求。如果 TWIE 被清零，应用程序只能采用轮询 TWINT 标志位的方法来检测 TWI 总线状态。当 TWINT 标志位置 1 ” 时，表示 TWI 接口完成了当前的操作，等待应用程序的响应。在这种情况下，TWI状态寄存器TWSR包含了表明当前 TWI总线状态的值。应用程序可以读取 TWCR的状态码，判别此时的状态是否正确，并通过设置TWCR与 TWDR寄存器，决定在下一个 TWI总线周期 TWI 接口应该如何工作。各种模式下的状态码列表（T